Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT

Filters

5 3
Reset filters

Settings
Now showing 1 - 8 of 8
  • Publication
    A.3 Energieflexible Modellregion Augsburg
    ( 2022-01-01)
    Bank, Lukas
    ;
    Blöchl, Bruno
    ;
    Buhl, Hans Ulrich
    ;
    Dietz, Benjamin
    ;
    Ebinger, Katharina
    ;
    Fouquet, Marcel
    ;
    Häckel, Björn
    ;
    Hieronymus, Aljoscha
    ;
    Jetter, Fabian
    ;
    Jordan, Patrick
    ;
    Köberlein, Jana
    ;
    Koch, Carsten
    ;
    Kohler, Baldur
    ;
    Krings, Bettina-Johanna
    ;
    Mayer, Tim
    ;
    Michaelis, Anne
    ;
    Müller, Andreas
    ;
    Ober, Steffi
    ;
    Reichmuth, Marcel
    ;
    Roth, Stefan
    ;
    Roth, Lea
    ;
    Scharmer, Valerie
    ;
    Schilp, Johannes
    ;
    Schimmelpfennig, Jens
    ;
    Schott, Paul
    ;
    Schulz, Julia
    ;
    Veitengruber, Frank
    ;
    Vernim, Susanne
    ;
    Weißflog, Jan
    ;
    Winter, Christian
    ;
    Wuntke, Marian
    ;
    Zachmann, Bastian
    ;
    Zäh, Michael
    Die Energieflexible Modellregion Augsburg stellt eine Demonstrator-Umgebung dar, die energieflexiblen Fabriken die Möglichkeit bietet, die Vermarktung von Energieflexibilität im Rahmen eines konzeptionellen Testbetriebs in einem regionalen Kontext zu erproben. Für die Beschreibung der Energieflexiblen Modellregion Augsburg werden im Kapitel A.3 die Grundlagen der regionalen Vermarktung von Energieflexibilität vorgestellt. Dazu werden ökonomische, technische und gesellschaftliche Lösungsbausteine untersucht. Darüber hinaus wird beschrieben, wie ein Spezialpapierhersteller, ein Gewerbeverbund, elektrische Fahrzeuge, ein Landmaschinenhersteller sowie kleine und mittlere Unternehmen dazu befähigt werden können, energieflexibel zu operieren. Neben der Untersuchung, der Umsetzung und dem Test zur regionalen Vermarktung von Maßnahmen in Industrieunternehmen (z. B. energieflexible Steuerung von Ladesäulen, Lüftungsanlagen oder die energieflexible Fahrweise der Strom- und Dampferzeugung) wird das Potenzial zur Weiterentwicklung und der Übertragbarkeit auf andere Regionen aufgezeigt. Die Regionen, die hinsichtlich ihrer techno-ökonomischen Aspekte für eine Übertragung geeignet sind, umfassen zwar deutlich weniger als 20 Prozent der Fläche der Bundesrepublik Deutschland. Auf sie entfallen allerdings ca. 44 Prozent des Gesamtstromverbrauchs und rund 50 Prozent des industriellen Stromverbrauchs. Es bestehen somit weitreichende Möglichkeiten, die gewonnenen Erkenntnisse aus der Energieflexiblen Modellregion Augsburg zur Erschließung von Energieflexibilitätspotenzialen in weiteren Regionen in ganz Deutschland einzusetzen.
  • Publication
    C.4 Papierherstellung
    ( 2022)
    Bank, Lukas
    ;
    Buhl, Hans Ulrich
    ;
    Carda, Stephan
    ;
    Donnelly, Julia
    ;
    Friedl, Thomas
    ;
    Halbrügge, Stephanie
    ;
    Hofmann, Falk
    ;
    Kerpedzhiev, Georgi
    ;
    Langer, Kilian
    ;
    Schöpf, Michael
    ;
    Schott, Paul
    ;
    Wollensak, Michael
    Die Umsetzung von Energieflexibilität in der Papierindustrie wird stellvertretend an den drei Standorten Dörpen, Plattling und Schongau des finnischen Konzerns UPM-Kymmene Oyj betrachtet. Am Standort Dörpen (Nordland Papier GmbH) liegt der Fokus auf dem Streichprozess, der als nachgelagerter Prozess nach der Papiermaschine für eine Oberflächenveredelung des Papiers sorgt. Die Trocknungsanlage des Streichprozesses kann bivalent zwischen Strom und Gas betrieben werden. Durch eine ebenfalls bivalente Dampferzeugung kann dadurch am Standort Dörpen eine flexible Leistung von 35 MW bereitgestellt werden. Am Standort Plattling (Rhein Papier GmbH) weisen die drei Halbstofffertigungslinien zurzeit durch die Stilllegung einer Papiermaschine eine Überkapazität auf, die für die Bereitstellung von Energieflexibilität genutzt werden kann. Am Standort Schongau stellt die Abschaltung der Thermo-Mechanical-Pulp-Anlage (TMP-Anlage) aufgrund der hohen Leistung von 35 MW und der guten Übertragbarkeit eine Energieflexibilitätsmaßnahme mit vielversprechendem Potenzial dar. Für den Standort kann diese Energieflexibilität zu einer Kostensenkung von über 14 Prozent führen. Eine Hochrechnung auf die gesamte deutsche Papierindustrie hat ergeben, dass TMP-Anlagen zwischen 19.000 und 70.000 MWh/a potenzielle Energieflexibilität in Deutschland bereitstellen können, wenn die in Schongau entwickelte Energieflexibilitätsmaßnahme (die 2021 auf 7.455 MWh/a kam und in den Vorjahren ein theoretisches Potenzial von bis zu 28.368 MWh/a aufwies) auf alle TMP-Anlagen in Deutschland angewandt würden. Für die Umsetzung einiger dieser Energieflexibilitätsmaßnahmen sind technische Entwicklungen notwendig, beispielsweise eine geeignete IT-Infrastruktur, die ebenfalls in diesem Kapitel beschrieben wird.
  • Publication
    The Challenges and Opportunities of Energy-Flexible Factories: A Holistic Case Study of the Model Region Augsburg in Germany
    ( 2020)
    Roth, Stefan
    ;
    Schott, Paul
    ;
    Ebinger, Katharina
    ;
    Halbrügge, Stephanie
    ;
    Kleinertz, Britta
    ;
    Köberlein, Jana
    ;
    Püschel, Danny
    ;
    Buhl, Hans Ulrich
    ;
    Ober, Steffi
    ;
    Reinhart, Gunther
    ;
    Roon, Serafin von
    Economic solutions for the integration of volatile renewable electricity generation aredecisive for a socially supported energy transition. So-called energy-flexible factories can adapt theirelectricity consumption process efficiently to power generation. These adaptions can support thesystem balance and counteract local network bottlenecks. Within part of the model regionAugsburg, a research and demonstration area of a federal research project, the potential, obstacles,effects, and opportunities of the energy-flexible factory were considered holistically. Exemplaryflexibilization measures of industrial companies were identified and modeled. Simulations wereperformed to analyze these measures in supply scenarios with advanced expansion of fluctuatingrenewable electricity generation . The simulations demonstrate that industrial energy flexibility canmake a positive contribution to regional energy balancing, thus enabling the integration of morevolatile renewable electricity generation. Based on these fundamentals, profiles for regional marketmechanisms for energy flexibility were investigated and elaborated. The associated environmentaladditional expenses of the companies for the implementation of the flexibility measures wereidentified in a life-cycle assessment, with the result that the negative effects are mitigated by theincreased share of renewable energy. Therefore, from a technical perspective, energy-flexiblefactories can make a significant contribution to a sustainable energy system without greaterenvironmental impact. In terms of a holistic approach, a network of actors from science, industry,associations, and civil society organizations was established and actively collaborated in atransdisciplinary work process. Using design-thinking methods, profiles of stakeholders in theregion, as well as their mutual interactions and interests, were created. This resulted in requirementsfor the development of suitable business models and reduced regulatory barriers.
  • Publication
    Konzept der Energiesynchronisationsplattform. Diskussionspapier V3
    (Fraunhofer IGCV, 2020)
    Reinhart, Gunther
    ;
    Bank, Lukas
    ;
    Brugger, Martin
    ;
    Hieronymus, Aljoscha
    ;
    Köberlein, Jana
    ;
    Roth, Stefan
    ;
    Bauernhansl, Thomas
    ;
    Sauer, Alexander
    ;
    Bauer, Dennis
    ;
    Kaymakci, Can
    ;
    Schel, Daniel
    ;
    Schlereth, Andreas
    ;
    Fridgen, Gilbert
    ;
    Buhl, Hans Ulrich
    ;
    Bojung, Caroline
    ;
    Schott, Paul
    ;
    Weibelzahl, Martin
    ;
    Wenninger, Simon
    ;
    Weigold, Matthias
    ;
    Lindner, Martin
    ;
    Ronge, Karlheinz
    ;
    Oeder, Andreas
    ;
    Schimmelpfennig, Jens
    ;
    Winter, Christian
    ;
    Jarke, Matthias
    ;
    Ahrens, Raphael
    Das Kopernikus-Projekt SynErgie entwickelt eine IT-Plattform, die automatisierten und standardisierten Handel mit industriell bereitgestellter Energieflexibilität ermöglichen soll. Wie diese Plattform funktionieren könnte, zeigt das Diskussionspapier ""Konzept der Energiesynchronisationsplattform"": Die zunehmende Nutzung von Strom aus erneuerbaren Quellen führt aufgrund der Wetterabhängigkeit von Wind und Sonne zu einem zunehmend volatileren Stromangebot. Damit das notwendige Gleichgewicht von Angebot und Nachfrage im Elektrizitätssystem jederzeit gewährleistet werden kann, sind Maßnahmen zum Ausgleich dieser Schwankungen notwendig. Energieintensive Industrieprozesse beinhalten ein hohes Flexibilitätspotenzial, um mittels Demand-Response, diesen Schwankungen zu begegnen. SynErgie arbeitet daran, den gesamte Prozess des Energieflexibilitätshandels von der Maschine bis an die Märkte auf einer IT-Plattform zu automatisieren und zu standardisieren. Die Energiesynchronisationsplattform besteht aus zwei logischen Teilplattformen, einer Markt- und vielen Unternehmensplattformen. Ziel bis Mitte 2022 ist es, ein durchgängiges Konzept einschließlich des Daten- und Informationsflusses von der Maschine bis zu den Energiemärkten zu entwickeln und in einer Referenzarchitektur abzubilden. Außerdem soll das Konzept im Rahmen einer Vielzahl von Forschungs- und Industriedemonstratoren und insbesondere in der Modellregion Augsburg mit lokalen Akteuren in einem umfassenden Testbetrieb erprobt werden. Mehr zur Energiesynchronisationsplattform, der Markt- und Unternehmensplattform, zur Informationssicherheit der IT-Plattformen, Anwendungsbeispielen und den Zukunftsvisionen können Sie im Diskussionspapier nachlesen.
  • Publication
    IT-based architecture for power market oriented optimization at multiple levels in production processes
    ( 2019)
    Seitz, Philipp
    ;
    Abele, Eberhard
    ;
    Bank, Lukas
    ;
    Bauernhansl, Thomas
    ;
    Colangelo, Eduardo
    ;
    Fridgen, Gilbert
    ;
    Schilp, Johannes
    ;
    Schott, Paul
    ;
    Sedlmeir, Johannes
    ;
    Strobl, Nina
    ;
    Weber, Thomas
    Given the increasingly volatile prices on the power markets, it becomes economically more and more important for companies to develop and realize flexible strategies for energy consumption. A steady adaption of production processes which considers current power prices can take place on several levels of the automation pyramid, where each level has its own characteristics and requirements. In this paper, we present an optimization architecture based on an IT-platform which meets the challenges of complex multilayered production processes. We introduce layer-specific optimization strategies as well as an associated information flow, which facilitates creating holistic and well-coordinated optimizations.
  • Publication
    Energieflexible Modellregion Augsburg: Auf dem Weg zur Transformation
    (Fraunhofer IGCV, 2019)
    Ebinger, Katharina
    ;
    Halbrügge, Stefan
    ;
    Köberlein, Jana
    ;
    Köppen, Eva
    ;
    Ober, Steffi
    ;
    Püschel, Danny
    ;
    Roth, Stefan
    ;
    Schott, Paul
    Das Kopernikus-Projekt SynErgie steht für synchronisierte und energieadaptive Produktionstechnik zur flexiblen Ausrichtung von Industrieprozessen auf eine fluktuierende Energieversorgung. Aufgrund des immer größer werdenden Anteils schwankend einspeisender Stromerzeuger wird ein effizienter Ausgleich zwischen Stromangebot und -bedarf erforderlich. In Zukunft ist ein ausgewogener Technologiemix zwischen erneuerbaren Energien, flexiblen konventionellen Kraftwerken, Speichern, Netzausbau und flexiblen Nutzern von Nöten, um die Versorgungssicherheit zu garantieren. Viele dieser Lösungsbausteine sind mit hohen Kosten verbunden, die auf die Nutzer*innen umgelegt werden, und ziehen gesellschaftliche Akzeptanzprobleme nach sich. Mit insgesamt 44 Prozent des Nettostrombedarfs und 25 Prozent des Wärmebedarfs in Deutschland weisen Industrieprozesse und insbesondere große Einzelanlagen in energieintensiven Industriebranchen beträchtliche Flexibilisierungshebel auf. Die mittel- und kurzfristige Flexibilisierung der Stromnachfrage, das sogenannte Demand-Side-Management (DSM), bietet eine Chance, den Umbau des Energiesystems kosteneffizient und gesellschaftlich akzeptiert zu ermöglichen. SynErgie unterstützt die kosteneffiziente Realisierung der Energiewende auf Basis erneuerbarer Energien und befähigt damit Deutschland, sich zum internationalen Leitanbieter für flexible Industrieprozesse zu entwickeln.
  • Publication
    Konzeption der Energiesynchronisationsplattform
    ( 2018)
    Reinhart, Gunther
    ;
    Bank, Lukas
    ;
    Brugger, Martin
    ;
    Roth, Stefan
    ;
    Simon, Peter
    ;
    Bauernhansl, Thomas
    ;
    Bauer, Dennis
    ;
    Colangelo, Eduardo
    ;
    Eigenbrod, Hartmut
    ;
    Grigorjan, Arthur
    ;
    Pfeilsticker, Lena
    ;
    Schel, Daniel
    ;
    Schulz, Fabian
    ;
    Fridgen, Gilbert
    ;
    Hering, Fabian
    ;
    Keller, Robert
    ;
    Schott, Paul
    ;
    Jarke, Matthias
    ;
    Ahrens, Raphael
    ;
    Pullmann, Jaroslav
    ;
    Abele, Eberhard
    ;
    Weber, Thomas
    ;
    Bühner, Volker
    ;
    Meyer, Benjamin
    Der langfristige Verzicht auf fossile und nukleare Energiequellen und die zunehmende Nutzung erneuerbarer Energien bei der Stromerzeugung führen zu einer volatileren Stromversorgung. In Abhängigkeit von externen Realitäten betont die Produktion erneuerbarer Energien die Notwendigkeit von Maßnahmen, die das notwendige Gleichgewicht von Angebot und Nachfrage im Elektrizitätssystem jederzeit gewährleisten. Energieintensive Industrieprozesse umfassen theoretisch hohe Demand-Response-Potenziale, die geeignet sind, diese zunehmende Liefervolatilität zu bewältigen. Dennoch betreiben die meisten Unternehmen ihre Produktion aus mehreren Gründen nicht flexibel: Unter anderem mangelt es den Unternehmen an Know-how, Technologien und einem klaren Business Case, um eine zusätzliche Flexibilität in ihren Produktionsprozessen einzuführen mögliche Auswirkungen auf ihre Prozesse durch Variation des Strombedarfs und Unterstützung bei der Ausnutzung ihrer Flexibilität. Neben der Förderung von Wissen in Industrieunternehmen ist eine IT-Lösung erforderlich, die Unternehmen dabei unterstützt, das Demand-Response-Potenzial ihrer Prozesse zu nutzen. Das Konzept muss Unternehmen dabei unterstützen, die energieflexiblen Produktionsprozesse von Unternehmen zu steuern und diese Potenziale in Flexibilitätsmärkten zu monetarisieren. Dieses Arbeitspapier stellt ein Konzept vor, das sowohl Unternehmen als auch Energiemärkte integriert. Es ermöglicht den automatisierten Handel des Demand-Response-Potenzials von Unternehmen auf verschiedenen Flexibilitätsmärkten.
  • Publication
    Flexible IT Platform for Synchronizing Energy Demands with Volatile Markets
    ( 2018)
    Schott, Paul
    ;
    Ahrens, Raphael
    ;
    Bauer, Dennis
    ;
    Hering, Fabian
    ;
    Keller, Robert
    ;
    Pullmann, Jaroslav
    ;
    Schel, Daniel
    ;
    Schimmelpfennig, Jens
    ;
    Simon, Peter
    ;
    Weber, Thomas
    ;
    Abele, Eberhard
    ;
    Bauernhansl, Thomas
    ;
    Fridgen, Gilbert
    ;
    Jarke, Matthias
    ;
    Reinhart, Gunther
    Abandoning fossil and nuclear energy sources in the long run and increasing amount of renewable energies in electricity production causes a more volatile power supply. Depending on external realities, renewable energy production emphasizes the need for measures to guarantee the necessary balance of demand and supply in the electricity system at all times. Energy intensive industry processes theoretically include high Demand Response potentials suitable to tackle this increasing supply volatility. Nevertheless, most companies do not operate their production in a flexible manner due to multiple reasons: among others, the companies lack know-how, technologies and a clear business case to introduce an additional level of flexibility into their production processes, they are concerned about po ssible impacts on their processes by varying the electricity demand and need assistance in exploiting their flexibility. Aside from fostering knowledge in industry companies, an IT-solution that supports companies to use their processes Demand Response potential has become necessary. Its concept must support companies in managing companies energy-flexible production processes and monetarize those potentials at flexibility markets. This paper presents a concept, which integrates both companies and energy markets. It enables automated trading of companies Demand Response potential on different flexibility markets.